RU2504900C1

RU2504900C1 - Analogue multiplexer

Info

Publication number: RU2504900C1
Application number: RU2012142657/08A
Authority: RU
Inventors: Дмитрий Васильевич Андреев
Priority date: 2012-10-05
Filing date: 2012-10-05
Publication date: 2014-01-20

Abstract

FIELD: radio engineering, communication.

SUBSTANCE: device has n×N interval identifiers, each having two comparators, an XOR element, a closing switch and an opening switch.

EFFECT: executing an arbitrary k-valued logic function of n arguments - input k-level signals.

2 dwg, 1 tbl

Description

Изобретение относится к автоматике и многозначной вычислительной технике и может быть использовано для построения функциональных узлов многозначных вычислительных машин, средств автоматического регулирования и управления, многозначных процессоров и др.The invention relates to automation and multi-valued computing, and can be used to build functional units of multi-valued computers, means of automatic regulation and control, multi-valued processors, etc.

Известны аналоговые мультиплексоры (см., например, патент РФ 2417434, кл. G06G 7/25, 2011 г.), которые содержат интервальный идентификатор и могут реализовать произвольную k-значную логическую функцию ƒ(x), принимающую одинаковые значения для k-1 различных значений ее аргумента х-входного k-уровневого сигнала.Analog multiplexers are known (see, for example, RF patent 2417434, class G06G 7/25, 2011), which contain an interval identifier and can implement an arbitrary k-valued logic function ƒ (x) that takes the same values for k-1 different values of its argument of the x-input k-level signal.

К причине, препятствующей достижению указанного ниже технического результата при использовании известных аналоговых мультиплексоров, относятся ограниченные функциональные возможности, обусловленные тем, что не выполняется реализация произвольной k-значной логической функции, зависящей от n аргументов - входных k-уровневых сигналов.The reason that impedes the achievement of the technical result indicated below when using well-known analog multiplexers includes limited functionality, due to the fact that the implementation of an arbitrary k-valued logical function that does not depend on n arguments - input k-level signals is not performed.

Наиболее близким устройством того же назначения к заявленному изобретению по совокупности признаков является принятый за прототип аналоговый мультиплексор (патент РФ 2117329, кл. G06G 7/25, 1998 г.), который содержит интервальный идентификатор и может реализовать произвольную k-значную логическую функцию ƒ(х), принимающую одинаковые значения для k-1 различных значений ее аргумента х- входного k-уровневого сигнала.The closest device of the same purpose to the claimed invention in terms of features is the analog multiplexer adopted for the prototype (RF patent 2117329, class G06G 7/25, 1998), which contains an interval identifier and can implement an arbitrary k-valued logical function ƒ ( x) taking the same values for k-1 different values of its argument x-input k-level signal.

К причине, препятствующей достижению указанного ниже технического результата при использовании прототипа, относятся ограниченные функциональные возможности, обусловленные тем, что не выполняется реализация произвольной k-значной логической функции, зависящей от n аргументов - входных k-уровневых сигналов.The reason that impedes the achievement of the technical result indicated below when using the prototype is limited functionality, due to the fact that the implementation of an arbitrary k-valued logical function that does not depend on n arguments - input k-level signals is not performed.

Техническим результатом изобретения является расширение функциональных возможностей за счет обеспечения реализации произвольной k-значной логической функции, зависящей от n аргументов - входных k-уровневых сигналов.The technical result of the invention is the expansion of functionality by providing the implementation of an arbitrary k-valued logical function, depending on n arguments - input k-level signals.

Указанный технический результат при осуществлении изобретения достигается тем, что в аналоговом мультиплексоре, содержащем интервальный идентификатор, который содержит замыкающий и размыкающий ключи, два компаратора и элемент ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ, подсоединенный выходом и первым, вторым входами соответственно к управляющему входу замыкающего, размыкающего ключей и выходам первого, второго компараторов, инвертирующие входы которых объединены, особенность заключается в том, что в него дополнительно введены n×N-1(N=kⁿ-k^n-1) аналогичных упомянутому интервальных идентификаторов, в каждом из n×N интервальных идентификаторов первый, второй, третий, четвертый, пятый входы и первый, второй выходы соединены соответственно с инвертирующим входом первого компаратора, неинвертирующими входами первого, второго компараторов, входами и выходами замыкающего, размыкающего ключей, все интервальные идентификаторы сгруппированы в N групп так, что i-я (

) группа содержит n интервальных идентификаторов, в первой группе пятые входы всех интервальных идентификаторов объединены, в i-й группе первый выход предыдущего интервального идентификатора соединен с четвертым входом последующего интервального идентификатора, объединенные вторые выходы всех интервальных идентификаторов предыдущей группы подключены к объединенным пятым входам всех интервальных идентификаторов последующей группы, а объединенные вторые выходы всех интервальных идентификаторов N-й группы соединены с первым выходом n-го интервального идентификатора i-й группы и выходом аналогового мультиплексора.The specified technical result during the implementation of the invention is achieved by the fact that in the analog multiplexer containing the interval identifier, which contains the closing and disconnecting keys, two comparators and an EXCLUSIVE OR element connected to the output and the first, second inputs, respectively, to the control input of the closing, disconnecting keys and the outputs of the first , of the second comparators, the inverting inputs of which are combined, the peculiarity is that n × N-1 (N = k ⁿ -k ^n-1 ) analogous to the volume of interval identifiers, in each of n × N interval identifiers, the first, second, third, fourth, fifth inputs and the first, second outputs are connected respectively to the inverting input of the first comparator, non-inverting inputs of the first, second comparators, inputs and outputs of the closing, opening keys, all interval identifiers are grouped into N groups so that the ith

) the group contains n interval identifiers, in the first group the fifth inputs of all interval identifiers are combined, in the i-th group, the first output of the previous interval identifier is connected to the fourth input of the subsequent interval identifier, the combined second outputs of all interval identifiers of the previous group are connected to the combined fifth inputs of all interval identifiers identifiers of the subsequent group, and the combined second outputs of all interval identifiers of the Nth group are connected to the first output n -th interval identifier of the i-th group and the output of the analog multiplexer.

На фиг.1 и фиг.2 представлены соответственно схема предлагаемого аналогового мультиплексора и схема интервального идентификатора, использованного при построении указанного мультиплексора.In Fig.1 and Fig.2 presents respectively a diagram of the proposed analog multiplexer and the circuit interval identifier used in the construction of the specified multiplexer.

Аналоговый мультиплексор содержит интервальные идентификаторы 1₁₁, …, 1_Nn (N=kⁿ-k^n-1). Каждый интервальный идентификатор содержит первый и второй компараторы 2₁ и 2₂, подключенные выходами соответственно к первому и второму входам элемента ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ 3, выход которого соединен с управляющим входом замыкающего и размыкающего ключей 4₁ и 4₂, подсоединенных выходами соответственно к первому и второму выходам интервального идентификатора, второй, третий, четвертый, пятый и первый входы которого образованы соответственно неинвертирующими входами компараторов 2₁, 2₂, входами ключей 4₁, 4₂ и объединенными инвертирующими входами компараторов 2₁, 2₂. Все интервальные идентификаторы сгруппированы в N групп так, что i-я (

) группа содержит идентификаторы 1_i1, …, 1_in, в i-й группе первый выход предыдущего интервального идентификатора соединен с четвертым входом последующего интервального идентификатора, пятые входы идентификаторов 1₁₁, …, 1_1n объединены, объединенные вторые выходы всех интервальных идентификаторов предыдущей группы подключены к объединенным пятым входам всех интервальных идентификаторов последующей группы, а объединенные вторые выходы идентификаторов 1_N1, …, 1_Nn соединены с первым выходом идентификатора 1_in и выходом аналогового мультиплексора.The analog multiplexer contains the interval identifiers 1 ₁₁ , ..., 1 _Nn (N = k ⁿ -k ^n-1 ). Each interval identifier contains the first and

second comparators

2 ₁ and 2 ₂ , connected by outputs to the first and second inputs of an EXCLUSIVE OR 3 element, the output of which is connected to the control input of the closing and opening keys 4 ₁ and 4 ₂ , connected by the outputs to the first and second the outputs of the interval identifier, the second, third, fourth, fifth and first inputs of which are formed respectively by the non-inverting inputs of the

comparators

2 ₁ , 2 ₂ , the key inputs 4 ₁ , 4 ₂ and the combined inverting inputs odes of

comparators

2 ₁ , 2 ₂ . All interval identifiers are grouped into N groups so that the ith (

) the group contains identifiers 1 _i1 , ..., 1 _in , in the i-th group, the first output of the previous interval identifier is connected to the fourth input of the subsequent interval identifier, the fifth inputs of the identifiers 1 ₁₁ , ..., 1 _{1n are} combined, the combined second outputs of all the interval identifiers of the previous group connected to the combined fifth inputs of all the interval identifiers of the subsequent group, and the combined second outputs of the identifiers 1 _N1 , ..., 1 _{Nn are} connected to the first output of the identifier 1 _in and the output of the analog multipl Xora.

Работа предлагаемого аналогового мультиплексора осуществляется следующим образом. На первый и второй, третий входы идентификатора 1_ij (

,

) подаются соответственно k-уровневый сигнал х_j, принимающий логические значения 0, …, k-1, и напряжения, представляющие логические значения α_ij-0,5, α_ij+0,5 (

). На четвертом входе идентификатора 1_i1 и пятом входе идентификатора 1₁₁ фиксируются напряжения, представляющие соответственно логические значения

и

реализуемой k-значной логической функции ƒ(x₁, …, x_n) на i-м и (N+1)-м неповторяющихся наборах логических значений ее аргументов х₁, …, х_n.При этом число всех возможных неповторяющихся наборов логических значений аргументов реализуемой функции ƒ(x₁, …, x_n) равно kⁿ,

The work of the proposed analog multiplexer is as follows. On the first and second, third inputs of identifier 1_ij (

,

) a k-level signal x_jtaking logical values 0, ..., k-1, and voltages representing logical values α_ij-0.5, α_ij+0.5 (

) At the fourth input of identifier 1_i1 and fifth entry of identifier 1_eleven fixed voltages, respectively representing logical values

and

realizable k-valued logical function ƒ (x_one, ..., x_n) on the ith and (N + 1) -th non-repeating sets of logical values of its arguments x_one, ..., x_n.Moreover, the number of all possible non-repeating sets of logical values of the arguments of the function ƒ (x_one, ..., x_n) is equal to kⁿ,

и

- k^n-1 одинаковых логических значений функции ƒ(x_l, …, x_n). Если x_j=α_ij(x_j≠α_ij), то в идентификаторе 1_ij

и ключ 4₁ замкнут (разомкнут), а ключ 4₂ разомкнут (замкнут). Таким образом, на выходе предлагаемого аналогового мультиплексора получимand

- k ^n-1 identical logical values of the function ƒ (x _l , ..., x _n ). If x _j = α _ij (x _j ≠ α _ij ), then in identifier 1 _ij

and key 4 ₁ is closed (open), and key 4 _{2 is} open (closed). Thus, at the output of the proposed analog multiplexer we get

где · и ∧, ∨, ^- есть символы, обозначающие алгебраическое умножение и конъюнкцию, дизъюнкцию, инверсию двузначной логики. Согласно (1) настройка мультиплексора (фиг.1) на реализацию произвольной k-значной логической функции ƒ(x₁, …, x_n) выполняется с помощью напряжений, которые действуют на втором, третьем входах идентификатора 1_ij и задают логическое значение α_ij, а также с помощью напряжений, которые действуют на четвертом, пятом входах соответственно идентификаторов 1_i1, 1_l1 и задают логические значения реализуемой функции. Например, для настройки мультиплексора (фиг.1) на реализацию трехзначной функции ƒ(x₁,x₂) (см. таблицу) имеем следующее: α₁₁=1, α₁₂=0, ƒ(1,0)=1; α₂₁=1, α₂₂=1, ƒ(1,1)=0; α₃₁=1, α₃₂=2, ƒ(1,2)=0; α₄₁=2, α₄₂=0, ƒ(2,0)=1; α₅₁=2, α₅₂=1, ƒ(2,1)=2; α₆₁=2, α₆₂=2, ƒ(2,2)=1; α₇₁=0, α₇₂=0, ƒ(0,0)=2.· where and ∧, ∨, ^- there are symbols that represent the algebraic multiplication, conjunction, disjunction, an inversion of two-valued logic. According to (1), the multiplexer is configured (Fig. 1) to implement an arbitrary k-valued logic function ƒ (x ₁ , ..., x _n ) using the voltages that act on the second and third inputs of the identifier 1 _ij and set the logical value α _ij , as well as using the voltages that act on the fourth and fifth inputs, respectively, of the identifiers 1 _i1 , 1 _l1 and set the logical values of the implemented function. For example, to configure the multiplexer (Fig. 1) to implement the three-valued function ƒ (x ₁ , x ₂ ) (see table), we have the following: α ₁₁ = 1, α ₁₂ = 0, ƒ (1,0) = 1; α ₂₁ = 1, α ₂₂ = 1, ƒ (1,1) = 0; α ₃₁ = 1, α ₃₂ = 2, ƒ (1,2) = 0; α ₄₁ = 2, α ₄₂ = 0, ƒ (2.0) = 1; α ₅₁ = 2, α ₅₂ = 1, ƒ (2,1) = 2; α ₆₁ = 2, α ₆₂ = 2, ƒ (2,2) = 1; α ₇₁ = 0, α ₇₂ = 0, ƒ (0,0) = 2.

x₁ x ₁ x₂ x ₂ ƒ(x₁, x₂)ƒ (x ₁ , x ₂ ) x₁ x ₁ x₂ x ₂ ƒ(x₁, x₂)ƒ (x ₁ , x ₂ ) x₁ x ₁ х₂ x ₂ ƒ(x₁, x₂)ƒ (x ₁ , x ₂ ) 00 00 22 1one 00 1one 22 00 1one 00 1one 22 1one 1one 00 22 1one 22 00 22 22 1one 22 00 22 22 1one

Вышеизложенные сведения позволяют сделать вывод, что предлагаемый аналоговый мультиплексор обладает более широкими по сравнению с прототипом функциональными возможностями, так как обеспечивает реализацию произвольной k-значной логической функции, зависящей от n аргументов - входных k-уровневых сигналов.The above information allows us to conclude that the proposed analog multiplexer has wider functionality compared to the prototype, as it provides the implementation of an arbitrary k-valued logical function that depends on n arguments - input k-level signals.

Claims

An analog multiplexer designed to implement an arbitrary k-valued logic function, depending on n arguments - input k-level signals, containing an interval identifier that contains locking and disconnecting keys, two comparators and an EXCLUSIVE OR element connected by an output and first, second inputs, respectively to the control input of the closing, disconnecting keys and the outputs of the first, second comparators, the inverting inputs of which are combined, characterized in that n × N-1 (N = k ⁿ -k ^n-1 ) similar to the above-mentioned interval identifiers, in each of the n × N interval identifiers the first, second, third, fourth, fifth inputs and the first, second outputs are connected respectively to the inverting input of the first comparator, non-inverting inputs of the first, second comparators, inputs and outputs of the closing, opening keys, all interval identifiers are grouped into N groups so that the ith